Устройство для передачи и приема информации

 

Изобретение относится к телеиз- ;мерениям и может быть использовано для контроля параметров скважины при добыче нефти погружными электронасосами , а также при теле контроле раз-личных параметров по линиям электропередачи . Цель изобретения - повышение информативности и надежности. Устройство содержит на передающей сто- .роне фильтр 2, ключ 7, источник питания 8, датчик 19, формирователь импульсов 9, цифроаналоговый преобразователь 11, элемент сравнения 12, чики 13, 14, коммутатор 15, элемент И 16, элемент ИЛИ 17 и ждущий мультивибратор 18. Устройство содержит на приемной стороне фильтр 1, датчик тока 3, генератор 4 переменного напряжения , наземный преобразователь 5, состояшз й из формирователя импульсов, элемента И, двух счетчиков, триггера, мультиплексора, блока памяти и индикатора . Передача информации осуществляется закорачиванием линии связи по высокой частоте ключом 7 и контролем тока с помощью датчика 3. 3 ил. и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (!9) (!1) (50 4 G 08 С 19/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4134376/24-24 (22) 16.10.8р (46) 23.09.88. Бюл. !! - 35 (71) Специальное проектно-конструкторское и технологическое бюро по по. гружному электрооборудованию для бу-. рения скважин и добычи нефти Всесоюзного научно-производственного объединения "Потенциал" (72) А.И.Бару, 10.M.Гольдштейн, М.H.Ñàëèìîí и К.В.Шепиль (53) 621. 398 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР !

1- 1129640, кл. С 08 С 19/28, 1983.

Грачев Ю. В., Варламов В. П. Автоматический контроль в скважинах при бурении и эксплуатации. — М.: ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1963, с.196, 207-211. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к телеизмерениям и может быть использовано

0 для контроля параметров скважины прй добыче нефти погружными электрон":ãîсами, а также при телеконтроле р личных параметров по линиям электропередачи. Цель изобретения — повн11е.ние информативности и надежности, Устройство содержит на передающей с;о.роне фильтр 2, ключ 7, источник питания 8, датчик 19, формирователь импульсов 9, цифроаналоговый преобразователь 11, элемент сравнения 12, счетчики 13, 14, коммутатор 15, элемент

И 16, элемент ИЛИ 17 и ждущий мультивибратор 18. Устройство содержит на приемной стороне фильтр 1, датчик тока 3, генератор 4 переменного напряжения, наземный преобразователь 5, состоящий из формирователя импульсов, элемента И, двух счетчиков, триггера, мультиплексора, блока памяти и индн— катора. Передача информации осуществляется закорачиванием линии связи по высокой частоте ключом 7 и контролем тока с помощью датчика 3. 3 ил.

1425753 входом элемента 12 сравнения, своим же блокирующим входом и входом элемента И 16, выход которого подключен че— рез элемент ИЛИ 17 к входу ждущего мультивибратора 18. Вход элемента

ИЛИ 17 подключен к выходу элемента 12 сравнения, а выход мультивибратора 18 соединен с управляющим входои ключа

7, установочным входом ЦАП 11, счетным входом счетчика 13, установочный вход которого соединен со стробирующим входом коммутатора 15 и инверс— ным выходом второго разряда счетчика

14. Входы коммутатора 15 соединены с выходами датчиков 19, а установочный вход счетчика 14 подключен к импульсному выходу переноса счетчика 13.

Наземный преобразователь 5, осуществляющий обработку и индикацию результатов измерения параметров скважины в процессе работы электронасосов, включает в соответствии с алгоритмом работы глубинной части устройства элемент И 20, перввпЪ 21 и второй 22 счетчики, триггер 23, формирователь

24 импульсов, который связан своим входом, являющимся первым входом преобразователя 5, с выходом датчика 3 тока, обеспечивает формирование импульсов управления работой преобразователя и выполнен, например, на основе ждущих мультивибраторов с различными временами выходных импульсов, мультиплексор 25, блок 26 памяти, к выходам которого подключены индикаторы 27.

Первый вход элемента И 20 связан с выходом генератора 4 и является вторым входом преобразователя 5, а второй вход этого элемента связан с первым выходом формирователя 24. Выход элемента И 20 подключен на счетный вход счетчика 21, установочный вход которого соединен с вторым выходои формирователя 24 и со счетным входом. счетчика 22, а вход выбора вида счета его подключен к инверсному выходу триггера 23 и к установочноиу входу счетчика 22, выход переноса которого соединен с входом R триггера 23, вход

S которого подключен к выходу (К+1)го разряда (К вЂ” разрядность ЦАП 11 глубинного преобразователя) счетчика 21.

Выходы двоично-десятичных разрядов счетчика 21 подключены к соответствующим разрядным входам блока 26, на входы поканальной записи которого

Изобретение относится к телеизмефениям и может быть использовано для постоянного контроля параметров сква-,. жины при добыче нефти погружными

1 электронасосами, а также при телеконтроле различных параметров по линиям эл ектр опер едачи.

Цель изобретения — повышение информативности и надежности устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — функцио альная схема наземного преобразователя (приемной части); на фиг. 3 временные диаграммы выходных сигналов 1$

1 аботы устройства.

Устройство содержит фильтры 1и 2, выполненные, например, по трехзвенной схеме Чебышева, датчик 3 тока, 1 представляющий собой, например, диф- 20 еренцирующий трансформатор, первичieaa обмотка которого включена последовательно через диодный мост в цепь !ока генератора 4 переменного напряжения, вторичная обмотка подключена 25

1с первому входу наземного преобразователя 5, второй вход которого подключен к второиу выходу генератора 4. последний через датчик 3 тока и фильтр

1 соединен с фазой питания погружного 30 электродвигателя (ПЭД).

Глубинная часть устройства содерфит фильтр 2, подключенный через свой ходной конденсатор 6 к упомянутой фав

Зе питания ПЭД, второй вывод конденсатора 6 через ключ 7 подключен к обЩей шине (земле), источник 8 питания формирователь 9 импульсов, соединенные своими входами с выходом фильтра 2. Глубинный преобразователь 10 10 содержит формирователь 9, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 11„ выполненный по схеме счетчика с матрицей типа R = 2 R подключенный своим тактовым входом к выходу формировате- !5 ля 9, элемент 12 сравнения, первый 13 и второй 14 счетчики, коммутатор 15, а также элемент И 16 и элемент ИЛИ 17, ждущий мультивибратор 18 и датчики 19.

Выходы счетчика 13 поразрядно подклю- 50 чены к управляющим входам коммутатора 15, выход которого соединен с первым входом элемента 12 сравнения, второй вход которого подключен к аналоговому выходу ЦАП 11. Тактовый выход

ЦАП 11 подключен к первому входу элемента И 16 и счетному входу счетчика 14, прямой выход второго разряда которого соединен со стробирующим

53!

4257 подключены выходы мультиплексора 25, управляющие (адресные) вхолы которого соединены с выходами счетчика 22, а вход импульса записи — с третьим

5 выходом формир онат еля 24 .

В качестве мультиплексора 25 может быть применен любой мультиплексор 1 х n(n — число каналов преоб— разования): например, ИМС 564 КП 2, !0 включенный в обратном направлении, либо любой демультиплексор и х 1.

Устройство работает следующим образом.

Колебания напряжения высокой час- !5 тоты с генератора 4 через датчик 3 тока и присоединительный фильтр 1 поступают в фазу токоподвода, питающего

ПЭД, откуда через конденсатор 6 выделяются фильтром 2 глубинной части. 2п

Фильтры 1 и 2 предназначены для разделения цепей питания ПЭД с высоким напряжением и низкой частотой (50Гц) и цепей канала телеизмерения с напря жением высокой частоты (1О КГц). 25

Напряжение, выделенное фильтром 2, подается на стабилизированный источник

8 питания для формирования напряжения

1питания схемы глубинного преобразователя и для питания датчиков измеряе- Э0 мых параметров, а также на формирователь 9 импульсов. Последний может быть выполнен, например, на двух логических элементах с инверторами, последовательно включенных и охваченных поло-З5 жительной обратной связью с времязадающей цепочкой. На выходе формирователя 9 образуется напряжение прямо. угольной формы высокой частоты (".

10 КГц).

Глубинный преобразователь осуществляет многоканальное преобразование аналоговых сигналов с датчиков 19 измеряемых параметров в следующие друг за другом пропорциональные параметрам 45 интервалы с число-импульсным кодированием. Двоичный счетчик 13 с помощью коммутатора 15 осуществляет поочередное подключение выходов датчиков 19 к входу элемента 12 сравнения, на вход которого поступает в течение каждого цикла измерений линейно нарастающее кусоч но-аппр охсимир ованное напряжение с ЦАП 11. При равенстве напряжений с выходов датчика 19 и ЦАП 11 элемент 12 сравнения через элемент

ИЛИ 17 запускает ждущий мультивибратор 18, который сигналом со своего выхода открывает ключ 7 и, тем самым, на груж:1c т цепь высоко! Qc To Tklok т, .,.:, увеличивая на время около десяти периодов высокой частоты выходной ток генератора 4. Этим самым формируется импульс, характеризующий окончание текущего интервала измерения. Количество периодов напряжения высокой частоты между импульсами срабатывания ключа 7 и будет пропорционально измеряемому параметру.

Счетчик 14 формирует синфазирующий интервал, равный двойному полному интервалу каждого канала. Синфазирующий интервал формируется в начале каждого цикла измерения. Счетчик 13 с коммутатором 15 выполняет функции распределителя каналов. В начале каждого цикла измерения счетчики 13, 14 и ЦАП 1 I находятся в нулевом состоянии, а элемент 12 сравнения и коммутатор 15 заблокированы по стробирующим входам соответственно нулевым уровнем с прямого выхода счетчика 14 и единичным уровнем с его инверсного выхода. С выхода формирователя 9 тактовые импульсы поступают на вход ЦАП

11. По окончании каждого цикла преобразования ЦАП 11 с его тактовых выходов на счетный вход счетчика 14 поступают импульсы, переводя счетчик 14 в первое, а затем во второе состояние.

При переходе счетчика 14 во второе состояние (10) на прямом выходе втоого разряда появляется единичный уроень, которым он самоблокируется в этом состоянии до начала следующего цикла измерений и разблокирует элемент

12 сравнения, а нулевым уровнем со своего инверсного выхода второго разряда разблокирует коммутатор 15 и счетчик 13. С этого момента наступает измерительный интервал первого канала.

Напряжение, пропорциональное измеряемому параметру, с выхода первого датчика 19 через разблокированный коммутатор 15 поступает на вход элемента 12 сравнения, где сравнивается с выходным линейно нарастающим напряженнем с ЦАП 11. При равенстве этих напряжений элемент 12 сравнения через элемент ИЛИ 17 запускает ждущий мультивибратор 18, который формирует импульс длительностью примерно десять периодов высокой частоты. Такая длительность выбирается из условий достаточной различимости при приеме на5 14257 земной аппаратурой. Гыхоцным импульсам мультивибратара 18 счетчик 13 переводится во DTopoe состояние, подключая выход второго датчика 19 к вхо5 ду элемента 12 сравнения через коммутатор 15, обнуляется счетчик ЦАП 11 и включается ключ 7. Происходит шунтирование линии по высокой частоте,приводящее к увеличению тока генератора 4, что фиксируется датчиком 3 така.

Во время действия выходного импульса с мультивибратора 18 ЦАП 11 находится в нулевом состоянии. По окончании импульса с мультивибратора ! начинается измерительный интервал второго параметра, который проходит па работе аналогично первому, затем третий, четвертый и т.д. При этом только Zp изменяется состояние счетчика 13 и, как следствие, переключаются входы коммутатора 15, связанные с датчиками 19. После окончания последнего по каналам измерительного интервала на 26 импульсном выходе переноса счетчика

13 появляется, импульс, который абнуляет счетчик 14. Последний блокирует элемент 12 сравнения, коммутатор 15, счетчик 13 и разблокируется сам. 1п

Начинается новый цикл измерений, который происходит в описанной последовательности. Элемент И 16 служит для исключения разрешения п — канального кадра из-за слияния соседних ка35 налов при возникновении какой-либо неисправности в цепи датчиков или при их частичном отключении. В этом слу— чае сравнения напряжений на выходе элемента 12 может не произойти. Тогда ждущий мультивибратор 18 запускается импульсом с тактового выхода ЦАП 11 iepes элемент И 16, подготовленный к . пропуску импульса па ° второму входу сигналом с выхода счетчика 14, в кон- 45 це цикла работы ЦАП 11, Измерительный интервал при этом соответствует максимально возможному значению, а так как измерительный интервал можно выбрать с избытком по отношению к параметру, это значение в данном случае указывает на отсутствие (отключение) датчика либо на неисправность канала.

Стабилизированный источник 8 служит для питания стабилизированным на- 55 пряжением глубинного преобразователя

10 и стабилизированным током датчиков 19, выполненных на базе, например, потенциометров (реостатов}. Он собран

53 по классической схеме и особенностей не имеет.

Входным напряжением дпя источника

8 питания служит напряжение высокой частоты с генератора 4, выделенное из токоподвода фильтром 2. Таким образом, независимо ат состояния системы питания ПЭД (включен он или не включен) устройство контроля пара— метров работоспособно.

Импульс тока, созданный в цепи высокой частоты, формирует на выходе датчика тока сигнал, являющийся исходным для работы наземного преобразователя 5. В начале каждого цикла измерений (п — канального кадра) счетчики 21 и 22 и триггер 23 находятся в нулевом состоянии. После окончания импульса увеличенного тока через дат.— чик 3 на первом выходе формировате— ля 24 появляется уровень логической единицы, открывается элемент И 20 и через него счетчик 21 начинает накапливать импульсы с генератора 4. При этом счетчик 21 работает в режиме двоичного счета, так как триггер 23 находится в нулевом состоянии и с его инверсного выхода единичный уровень приложен к входу выбора режима счета счетчика 21. Синхронность работы глу— бинной части и наземного преобразова-. теля достигается выделением преобразователем 5, в частности, счетчиком 21, синфазирующега интервала, равного двойному полному циклу, включающему

2 х (2 ) периодов частоты генерак тора 4, работы ЦАП 11. Если по какойлибо причине в конкретный момент обе части устройства находятся не в синхронизме, счетчик 21 обнуляется импульсом с датчика 3 и второго выхода формирователя 24 в конце каждого измерительного интервала до тех пор, пока не начнется синфазирующий интервал, по истечению которого на его (К+1)-м разрядном выходе появляется единичный уровень, устанавливающий триггер 23 в единичное состояние. В этот момент и начинается первый канальный измерительный интервал и дальнейшая синхронная работа частей устройства.

Своим инверсным выходом триггер 2= переводит счетчик 21 в двоична-десятичный режим счета и последний ведет подсчет импульсов измерительного интервала первого канала. При поступлении управляющего импульса с датчика

7 1 i 257

3 тока формирователь 2-Ф своим 11ервым выходом закрывает элемент И 20 и тем самым останавливает счетчик 21, а третьим .выходом через подготовленный счетчиком 22 мультиплексор 25 производит запись в блок 26 первого канала значение параметра, подсчитанного счетчиком 21..Затем импульсом с второго выхода формирователя 24 счетчик 10

22 переводится в следующее состояние, соответствующее второму каналу, а счетчик 21 обнуляется. Далее аналогично производится подсчет результата измерения во втором канале, затем 15 в третьем и т.д. до последнего. После окончания последнего измерительного интервала и записи результатов измерения при переходе счетчика 22 в следующее (нулевое) состояние сигналом с его выхода переноса триггер 23 устанавливается в нулевое состояние, счетчик 21 переходит в двоичный режим работы, схема готова к проверке синхронизации и далее к.подсчету резуль- 25

-татов измерения по описанному алгоритму.

При этом вместо цифровых индикаторов 27, включающих в себя также и дешифратор двоично-десятичного числа в десятичное либо в код для семи сегментных индикаторов, может быть применена матрица типа R = 2 R включенная на выходе канальной памяти, с выхода которой через усилитель тока мо- 35 жет быть подключен. аналоговый измерительный прибор, отградуированный в единицах параметра, либо аналоговый самописец.

В этом случае схема несколько упрощается, так как отпадает необходимость работы счетчика 21 в двоичнодесятичном режиме.

Устройство может быть совмещено с другими телеизмерительными системами, применяемыми для измерения глубинных параметров скважины путем, например, разнесения частот генераторов. Схем- 50 ная реализация устройства позволяет повысить его надежность, обеспечивает его автономную работу (универсаль:ность), независимую от состояния включения двигателя, что, в конечном счете, приводит к повышению надежности насосной установки, повысить точность измерения контролируемых параметров скважины и насосной установки.

Формул а и зоб pетe; Hя

Устройство для передачи и приема информации, соцержащее на передающей стороне фильтр, выход которого соединен с входом источника питания, общая шина которого через ключ подключена к первому входу фильтра, датчики, выходы которых соединены с первыми входами коммутатора, на приемной стороне — генератор переменного напряжения, первый выход которого подключен к входу датчика тока, первый выход которого соединен с входом фильтра, выход которого через линию электропередачи подключен к второму входу фильтра передающей стороны, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности и надежности устройства, в него введены на передающей стороне счетчики, формирователь импульсов, цифроаналоговый преобразователь, элемент сравнения, элементы И, ИЛИ и жцущий мультивибратор, выход фильтра через формирователь импульсов соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя, первый выход которого подключен к первому входу элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого через ждущий мультивибратор подключен к второму входу цифроаналогового преобразователя, к управляющему входу ключа и к первому входу первого счетчика, первые выходы которого соединены с вторыми входами коммутатора, выход которого подключен к второму входу элемента сравнения, выход источника питания подключен к входам питания датчиков, второй выход цифроаналогового преобразователя соединен с первыми входами элемента И и второго счетчика, первый выход которого подключен к третьему входу элемента сравнения, к второму входу второго счетчика и к второму входу элемента

И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, второй выход вто-. рого .счетчика подключен к третьему входу коммутатора и к второму входу первого счетчика, второй выход которо-.

ro соединен с третьим входом второго счетчика, на приемной стороне введены счетчики, триггер, формирователь импульсов, элемент И, мультиплексор, блок памяти и индикатор, второй выход генератора переменного напряжения соединен с первым входом элемента И, вы14257 ход которого поцключеH к первому входу первого счетчика, первые выходы которого с.оединены с первыми входами блока памяти, выходы которого подключены к входам индикатора, второй вы5 ход датчика тока соединен с входом формирователя импульсов, первый выход которого подключен к второму входу элемента И, второй выход формирователя импульсов соединен с вторым входом первого счетчика и с первым !

10 входом второго счетчика, первые выходы которого подключены к первым входам мультиплексора, выходы которого соединены с вторыми входами блока памяти, вторые выходы счетчиков подключены к входам триггера, выход которого соединен с третьим входом первого счетчика и с вторым входом второго счетчика, третий выход формирователя импульсов подключен к второму входу мультиплексора.

1425753 ир„

Редактор А.Шишкина

Тираж 558

Подписное

Заказ 4892

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

L9>e

«N

Фап

Составитель Г.усачев

Техред М.Дидык Корректор Г.Решетник

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., >. 4/5